第一部分：数控机床应用调查
一、 品正数控深孔钻床外型及简介
品正数控深孔钻床外型如图1-1
图1-1
品正数控深孔钻床简介：
深孔钻 : 自1982年生产以来， 一直占据生产的重要位置。 现市场对模具生产交期需求迫切， 深孔加工机快捷，便利， 不需要铰孔， 一步到位， 成了不可或缺的工具。更兼投资回收成本快速， 是抢占市场的利器。
二、深孔钻在设计上的优点
合运水道，热流道，顶针孔，油泵深孔，轧辊孔等深孔加工。 敝司深孔钻在设计上有以下的优点 :
1. 工作台， 底座机身， 立柱， 升降台， 全部 FC30铸铁成型， 加工时达至最佳的吸震效果。
2. 床身工作台底座一体成型， 结构一致， 筋骨强壮， 没有立柱与工作台分开的设计。
3. 滑轨， 工作台导轨， 采用V型导轨， 保证准确的导向性， 无方轨之侧间隙。滑动时无蛇行现象， 亦能维持滑动之顺畅。在强压下承载座与滑动座更紧密结合。两者接触而能平均受力。长时间运动能维持稳定之动静态精度， 而能达到增长机件寿命及提高加工品质。
4. 滑轨经热处理研磨， 更能保证耐用与刚性。
5. 采用良好的油压泵设计， 控制流量与压力， 确保使用寿命。
6. 另外更采用CNC 换刀系统装置， 只用轻轻按下控制键， 气动锁刀系统。 更换刀具方便。
7. 纸带与磁铁过滤装置， 能将钢材加工中铁屑与切削油废弃的微量元素过滤， 循环再用。
三、品正深孔钻规格表
深孔钻规格表
型号 MGD-813 MGD-1015 MGD-1520 MGD-1525
Table (单位 mm)
工作台尺寸 400x1500 600x2000 800x2300 800x2800
作业面积 1300x600x800(z1)x400(z2) 1500x600x1000 2000x1000x1500 2500x1000x1500
T型槽 18mmx63mmx5 22x34x5 22x34x7 22x34x7
主轴
主轴进给行程 800
主轴进给速度 (mm/min) 20-5000mm
主轴直径 Φ120
主轴端至台面距离 70 mm
电动机
主轴(kw) 7.5kw
磁力分离器(W) 25W
纸带过滤器 25W
铁削排除机 (W) 0.375
油压泵 10HPx6P
润滑油泵 150Wx2
加工能力
加工深度 800 1000 1250 1500
钻孔能力 Φ3-25mm(32)
油压系统
切削油桶 (L) 1800LT
高压泵压力 (kg/cm2 ) 0-120
高压泵吐出量 (L/min) 5-70
最大载重 (kg) 7000
机械净重 (kg) App.9000 App.10500 App.14500 App.16500
占地面积 App.3125x2046 App.5000x5000 App.5500x5500 App.6000x6000
第二部分：数控加工工艺分析
要求：能够根据图纸的几何特征和技术要求，运用数控加工工艺知识，选择加工方法、装夹定位方式、合理地选择加工所用的刀具及几何参数，划分加工工序和工步，安排加工路线，确定切削参数。在此基础上，能够完成中等复杂零件数控加工工艺文件的编制（至少两个零件的工艺分析）。一、加工平面凸轮零件上的槽与孔，外部轮廓已加工完，零件材料为HT200。 图2.1
1、零件图工艺分析
凸轮槽形内、外轮廓由直线和圆弧组成，几何元素之间关系描述清楚完整，凸轮槽侧面与 、 两个内孔表面粗糙度要求较高，为Ra1.6。凸轮槽内外轮廓面和 孔与底面有垂直度要求。零件材料为HT200，切削加工性能较好。
根据上述分析，凸轮槽内、外轮廓及 、 两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。同时以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。
2、确定装夹方案
根据零件的结构特点，加工 、 两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，既以底面A和 、 两个孔为定位基准。
3、确定加工顺序及走刀路线
加工顺序的拟定按照基面先行、先粗后精的原则确定。因此应先加工用做定位基准的 、 两个孔，然后再加工凸轮槽内外轮廓表面。为保证加工精度，粗、精加工分开，其中 、 两个孔的加工采用钻孔—粗铰—精铰方案。走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。平面进给时，外凸轮廓从切线方向切入，内凹轮廓从过渡圆弧切入。为使凸轮槽表面具有较好的表面质量，采用顺铣方式铣削。深度进给有两种方法：一种是在XOY平面（或YOX平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度；另一种方法是先打一个工艺孔，然后从工艺孔进刀到既定深度。
4、刀具选择
根据零件特点选用8把刀具，如下表：
序号 刀具号 刀具 加工表面 备注
规格名称 数量 刀长/mm
1 T01 ￠5中心钻 1 钻￠5mm中心孔
2 T02 ￠19.6钻头 1 45 ￠20孔粗加工
3 T03 ￠11.6钻头 1 30 ￠12孔粗加工
4 T04 ￠20铰刀 1 45 ￠20孔精加工
5 T05 ￠12铰刀 1 30 ￠12孔精加工
6 T06 90°倒角铣刀 1 ￠20孔倒角1.5×45°
7 T07 ￠6高速钢立铣刀 1 20 粗加工凸轮槽内外轮廓 底圆角R0.5
8 T08 ￠6硬质合金立铣刀 1 20 精加工凸轮槽内外轮廓
5、切削用量选择
凸轮槽内、外轮廓精加工时留0.1㎜铣削余量，精铰 、 两个孔时留0.1㎜铰削余量。主轴转数是1000r/min。二、轴类零件的加工工艺分析与实例
一渗碳主轴（如图2-2），每批40件，材料20Cr，除内外螺纹外S0.9～C59。渗碳件工艺比较复杂，必须对粗加工工艺绘制工艺草图（如图）。
主轴加工工艺过程
工 序 工种 工步 工序内容及要求 机床设备（略） 夹具 刀具 量具
1 车 按工艺草图车全部至尺寸
工艺要求：（1）一端钻中心孔φ2。（2）1：5锥度及莫氏3＃内锥涂色检验，接触面＞60%。（3）各需磨削的外圆对中心孔径向跳动不得大于0.1
CA6140 莫氏3号铰刀 莫氏3号塞规1：5环规
检查
2 淬 热处理S0.9－C59
3 车 去碳。一端夹牢，一端搭中心架
<1> 车端面，保证φ36右端面台阶到轴端长度为40
<2> 修钻中心孔φ5B型
<3> 调头
车端面，取总长340至尺寸，继续钻深至85，60°倒角
检查
4 车 一夹一顶 CA6140
<1> 车M30×1.5–6g左螺纹大径及ф30JS5处至
Φ30
<2> 车φ25至φ25 、长43
<3> 车φ35至φ35
<4> 车砂轮越程槽
5 车 调头，一夹一顶
<1> 车M30×1.5–6g螺纹大径及φ30JS5处至φ30
<2> 车φ40至φ40
<3> 车砂轮越程槽
6 铣 铣19 二平面至尺寸
7 热 热处理HRC59
8 研 研磨二端中心孔
9 外磨 二顶尖，（另一端用锥堵） M1430A
<1> 粗磨φ40外圆，留0.1～0.15余量
<2> 粗磨φ30js外圆至φ30t （二处）台阶磨出即可
<3> 粗磨1:5锥度，留磨余量
10 内磨 用V型夹具（ф30js5二外圆处定位） M1432A
磨莫氏3＃内锥（重配莫氏3＃锥堵）精磨余量
0.2～0.25
11 热 低温时效处理（烘），消除内应力
12 车 一端夹住，一端搭中心架
<1> 钻φ10.5孔，用导向套定位，螺纹不攻 Z–2027
<2> 调头，钻孔φ5攻M6–6H内螺纹
<3> 锪孔口60°中心孔
<4> 调头套钻套钻孔ф10.5×25（螺纹不改）
<5> 锪60°中心孔，表面精糙度0.8 60°锪钻
检查
13 钳 <1> 锥孔内塞入攻丝套
<2> 攻M12–6H内螺纹至尺寸
14 研 研中心孔Ra0.8
15 外磨 工件装夹于二顶尖间
<1> 精磨φ40及φ35φ25外圆至尺寸
<2> 磨M30×1.5 M30×1.5左螺纹大径至30
<3> 半精磨ф30js5二处至ф30
<4> 精磨1:5锥度至尺寸,用涂色法检查按触面大于85% 1:5环规
16 磨 工件装夹二顶尖间，磨螺纹
<1> 磨M30×1.5–6g左螺纹至尺寸 M33×1.5左环规
<2> 磨M30×1.5–6g螺纹至尺寸 M33×1.5环规
17 研 精研中心孔Ra0.4
18 外磨 精磨、工件装夹于二顶尖间 M1432A
精磨2-φ30 至尺寸,注意形位公差
19 内磨 工件装在V型夹具中，以1–ф30外圆为基准，精磨莫氏3号内锥孔（卸堵，以2–ф30js5外圆定位），涂色检查接触面大于80%,注意技术要求“1”“2” MG1432A
检查
20 普 清洗涂防锈油，入库工件垂直吊挂 该轴类零件加工过程中几点说明：
1．采用了二中心孔为定位基准，符合前述的基准重合及基准统一原则。
2．该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，再以二中心孔为定位基准粗车外圆，又以粗车外圆为定位基准加工锥孔，此即为互为基准原则，使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。3号莫氏圆锥精度要求很高。因此，需用V型夹具以2－ф30js5外圆为定位基准达到形位公差要求。车内锥时，一端用卡爪夹住，一端搭中心架，亦是以外圆作为精基准。
3．半精加工、精加工外圆时，采用了锥堵，以锥堵中心孔作为精加工该轴外圆面的定位基准。
对锥堵要求：
① 锥堵具有较高精度，保证锥堵的锥面与其顶尖孔有较高同轴度。
② 锥堵安装后不宜更换，以减少重复安装引起的安装误差。
③ 锥堵外径靠近轴端处须制有外螺纹，以方便取卸锥堵。
4．主轴用20Cr低碳合金钢渗碳淬硬，对工件不需要淬硬部分发（M30×1.5－6g左、M30×1.5－6g、M12－6H、M6－6H）表面留2.5－3mm去碳层。
5.螺纹因淬火后，在车床上无法加工，如先车好螺纹后再淬火，会使螺纹产生变形。因此，螺纹一般不允许淬硬，所以在工件中的螺纹部分的直径和长度上必需留去碳层。对于内螺纹，在孔口也应留出3mm去碳层。
6.为保证中心孔精度，工件中心孔也不允许淬硬，为此，毛坯总长放长6mm。
7.为保证工件外圆的磨削精度，热处理后须安排研磨中心孔的工序，并要求达到较细的表面粗糙度。外圆磨削时，影响工件的圆度主要是由于二顶尖孔的同轴度，及顶尖孔的圆度误差。
8.为消除磨削应力，粗磨后安排低温时效工序（烘）。
9.要获高精度外圆，磨削时应分粗磨、半精磨、精磨工序。精磨安排在高精度磨床上加工。第三部分：编制数控加工程序
要求：能够根据图纸的技术要求和数控机床规定的指令格式与编程方法，正确地编制中等复杂典型零件的加工程序，或应用CAD/CAM自动编程软件编制较复杂零件的加工程序。（至少两个零件）。
一、 编制轴类零件（1）数控加工程序
如图3.1所示的零件。
毛坯为 42㎜的棒料，从右端至左端轴向走刀切削;粗加工每次进给深度1.5㎜，进给量为0.15㎜/r;精加工余量X向0.5㎜，Z向0.1㎜，切断刀刃宽4㎜。工件程序原点如图 图3.1所示。
该零件结构较为简单，属典型轴类零件，轴向尺寸80㎜，采用三爪卡盘装夹即可，选工件回转轴线及右侧面的交点为加工坐标系原点。
1． 选择刀具编号并确定换刀点
根据加工要求选用3包刀具：1号为外圆左边偏粗车刀，2号为外圆左偏精车刀，3号刀为外圆切断刀，换刀点与对刀点重合
2．确定加工路线
1）粗车外圆。从右至左切削外轮廓，采用粗车循环。
2）精车外圆。左端倒角→ 20㎜外圆→倒角→ 30㎜外圆→倒角→ 40㎜外圆。
（3）切断
3选择切削用量
选择切削用量参数见表3.1.
表3.1 选择切削用量参数转数指令 进给速度（mm/r） 刀具
粗车外圆 M43 0.15 1号
精车外圆 M44 0.1 2号
切断 M43 0.1 2号编写程序
O0001
M03T0101 M43 F0.15
G00 X43.Z0.
G01X0.
G00X42.Z0.
G71 U2.R0.3
G71 P1 Q2 U0.25 W0.1 F0.15
N1 G01 X18.
X20.Z-1.
Z-20.
X28.
X30.Z-21.
Z-50.
X38.
X40.Z-51.
Z-82.
N2 X44.
G00Z0
M00
M03 M44 T0202
G70 P1 Q2
G00Z5.
M00
M03 M43 T0303
G00 Z-44.
G01X0.
X44.
G00Z5.
M30 二、 编制轴类零件（2）数控加工程序
加工如图3-2所示零件，材料45钢，坯料 60×122。
1、刀具：T1——硬质合金93°右偏刀；
T2——宽3mm硬质合金割刀，D1——左刀尖。加工工序 材料 刀具
车外圆 硬质合金 T1
切槽 硬质合金 T2
该零件结构较为简单，属典型轴类零件，轴向尺寸120㎜，采用三爪卡盘装夹即可，选工件回转轴线及右侧面的交点为加工坐标系原点。
2、 选择刀具编号并确定换刀点
根据加工要求选用2包刀具：1号为外圆左边偏粗车刀，2号刀为外圆切断刀和切槽刀，换刀点与对刀点重合 3、程序编写
程序指令 说明
N10 G56 S300 M3 M7 T1； 选择刀具，设定工艺数据
N20 G96 S50 LIMS=3000 F0.3； 设定粗车恒线速度
N30 G0 X65 Z0； 快速引刀接近工件，准备车端面
N40 G1 X-2； 车端面
N50 G0 X65 Z10； 退刀
N60 CNAME=“LK2”； 轮廓调用
N70 R105=1 R106=0.2 R108=4 R109=0
R110=2 R111=0.3 R112=0.15； 毛坯循环参数设定
N80 LCYC95； 调用LCYC95循环轮廓粗加工
N90 G96 S80 LIMS=3000 F0.15； 设定精车恒线速度
N100 R105=5； 调整循环参数
N110 LCYC95； 调用LCYC95循环轮廓精加工
N120 G0 X100 Z150； 快速退刀，准备换割刀
N125 G97； 取消恒线速度
N130 T2 F.1 S250； 换T2割刀D1有效，调整工艺数据
N140 G0 X42 Z-33； 快速引刀至槽Z向左侧
N150 LCEXP2 P8； 调用子程序8次割8槽
N160 G0 X100 Z150 M9； 快速退刀，关冷却
N170 M2； 程序结束
LK2
N10 G1 X0 Z0；
N20 G3 X20 Z-10 CR=10；
N30 G1 Z-20；
N40 G2 X30 Z-25 CR=5；
N50 G1 X39.98 CHF=2.818；
N60 Z-100；
N70 X60 Z-105；
N80 M17；
LCEXP2
N10 G91 G1 X-14；
N20 G4 S2；
N30 G1 X14；
N40 G0 Z-8；
N50 G90 M17； 第四部分：绘制CAD零件图
类零件的加工典型轴类零件如图1所示，零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削工艺分析。图1 典型轴类零件（1）零件图工艺分析该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。②在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。③为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选φ60㎜棒料。（2）选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。（3）确定零件的定位基准和装夹方式 ①定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。②装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。（4）确定加工顺序及进给路线 加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.25㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图2所示。图2 精车轮廓进给路线（5）刀具选择 ①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。②粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选κ=350。③精车选用900硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金600外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取rε=0.15～0.2㎜。将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1），以便编程和操作管理。表1 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 零件名称典型轴零件图号 序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01φ5中心钻1钻φ5 mm中心孔 2T02硬质合金900外圆车刀1车端面及粗车轮廓右偏刀2T03硬质合金900外圆车刀1精车轮廓右偏刀3T04硬质合金600外螺纹车刀1车螺纹 编制 审核 批准 共 页第 页 （6）切削用量选择 ①背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap=3 ㎜，精车ap=0.25㎜；螺纹粗车时选ap= 0.4 ㎜，逐刀减少，精车ap=0.1㎜。②主轴转速的选择 车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=πdn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=60 ㎜，精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200 r/min。车螺纹时，参照式（5-1）计算主轴转速n =320 r/min.③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式vf = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 ㎜ /min和180 ㎜/min。综合前面分析的各项内容，并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。表2 典型轴类零件数控加工工艺卡片 单位名称 产品名称或代号零件名称零件图号 典型轴 工序号程序编号夹具名称使用设备车间001 三爪卡盘和活动顶尖TND360数控车床 工步号工步内容刀具号刀具规格/ mm主轴转速/r.m－1 进给速度/mm.m－1背吃刀量/ mm备注1平端面T0225 25500 手动2钻中心孔T01φ5950 手动3粗车轮廓T (7)零件粗精加工程序(FAUNC─TD系统)N0010 G50 X150.0 Z200.0;N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03;N0030 G71 P0040 Q0050 U1.0 W0.5 D4.0 ;N0040 G00 X24.0 S320;G00 X24.0 S320;G01 X29.85 W─2.925 F0.15;W─16.15;X26.0. W─1.925;W─5;X36.0 W─10.0;W─10.0;G02 X30.0 Z─9.0 I12.0 K─9.0;G02 X40.0 Z─69.0 I20.0 K─15.0;G03 X40.0 Z─99.0 I─20.0 K─15.0;G02 X34.0 Z─108.0 I12.0 K─9.0;G01 W─5.0;X56.0 W─41.0;N0050 W─11.0;N0055 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0200 M09;N0056 T0303 M08 M03;N0060 G70 P0040 Q0050;N0070 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0300 M09;N0080 T0404 S320 M03 M08;N0090 G00 X36.0 Z3.0;N0100 G92 X29.05 Z─22.0 F3.0;N0110 X29.05;N0120 X28.75;N0130 X28.45;N0140 X28.25;N0150 X28.05;N0155 X28.05;N0160 G00 X36.0 Z4.5;N0170 G92 X29.45 Z─22.0 F3.0;N0180 X29.05;N0190 X28.75;N0200 X28.45;N0210 X28.25;N0210 X28.05;N0220 X28.05;N0230 G00 X150.0 Z200.0 T0400 M05 M09;N0240 M30；
